[发明专利]一种激光雷达近场饱和问题的判别及优化方法

权利要求书

1.一种激光雷达近场饱和问题的判别，其特征在于，该判别包括以下步骤；

步骤一、获取参考线相关系数；绘制出ln(P(r)*r²)与r的关系曲线，选取0～3km高度范围内的该相关曲线，并采用最小二乘法对该曲线进行线性拟合，并得到参考线性相关系数；其中，P(r)为激光雷达后向散射回波信号光功率，r为检测点到激光雷达的距离；

步骤二、计算大气透气率和高消光值空间范围；激光雷达正常使用时，分析软件实时计算0～3km范围内大气透过率，同时计算消光系数处于90％最大消光值以上的距离范围；

步骤三、获得线性相关系数，并判断该值是否超标；水平探测模式下，采集数据并保存，几何重叠因子修正后，绘制出ln(P(r)*r²)与r的关系曲线，选取0～3km高度范围内，采用最小二乘法对该曲线进行线性拟合，并得到线性相关系数；如果得到的线性相关系数低于80％，或者低于参考线性相关系数的90％，则认为光电探测器进入非正常的饱和区；

所述步骤一中，绘制出ln(P(r)*r²)与r的关系曲线的方法为：选定良好天气状况，激光雷达设置为水平探测模式，采集数据并保存，几何重叠因子修正后，绘制出ln(P(r)*r²)与r的关系曲线。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达近场饱和问题的判别，其特征在于，所述步骤二中，激光雷达采取水平探测或垂直探测中的一种；若激光雷达探测方式垂直探测，满足大气透过率低于某个设定值，或者消光系数处于90％最大消光值以上的距离范围为1km；随后将雷达设置为水平状态，再进行计算，判断，调整，修正。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达近场饱和问题的判别，其特征在于，所述步骤二中，激光雷达探测器饱和区判别的前提条件为：如果大气透过率低于某个设定值，或者消光系数处于90％最大消光值以上的距离范围为1km，需要将雷达设置为水平探测模式，随后进行探测器饱和区判别。

4.一种激光雷达近场饱和问题的优化方法，其特征在于，该优化方法包括以下步骤：

步骤S1、获取参考线相关系数；

步骤S2、计算大气透气率和高消光值空间范围；

步骤S3、获得线性相关系数，并判断该值是否超标；水平探测模式下，采集数据并保存，几何重叠因子修正后，绘制出ln(P(r)*r²)与r的关系曲线，选取0～3km高度范围内，采用最小二乘法对该曲线进行线性拟合，并得到线性相关系数，如果得到的线性相关系数低于80％，或者低于参考线性相关系数的90％，则认为光电探测器进入非正常的饱和区；

步骤S4、光电探测器通过工程机连接电压调节器，电压调节器通过高压供电电压与光电探测器连接；工程机内设置有数据采集器、采集软件、分析软件、电压调节算法，数据采集器连接到光电探测器上，数据采集器由采集软件控制，采集软件与分析软件数据连接，分析软件内置反演算法和饱和判别，饱和判别输出到电压调节算法上；电压调节算法输出到电压调节控制器上；

电压调节控制器调节激光雷达的高压供电电压，激光经过大气时与大气中的分子和粒子发生散射和吸收等物理作用，粒子和分子散射的光信号一部分沿着激光传播相反的方向返回，光电探测器接收光信号转换为电信号，被工程机中的数据采集器采集并经二进制数据储存；存储的二进制数据通过分析软件内的反演算法，达到饱和判别，最终变成想要的大气参数；饱和判别通过电压调节算法控制电压调节控制器；

工程机通过采集软件、分析软件、电压调节算法，利用RS232接口连接电压调节控制器，小范围地降低光电探测器的供电高压，重复步骤S4的操作，反复迭代，直到满足步骤S4中设定的判断条件为止；

降低光电探测器的供电电压时，调节的幅值按优化算法调节；

步骤S5、光电探测器的线性工作区优化完成，进入激光雷达正常使用模式。

5.根据权利要求4所述的一种激光雷达近场饱和问题的优化方法，其特征在于，所述优化算法包括：

步骤S41、计算当前拟合线性相关系数与参考相关系数的初始差值；

步骤S42、在满足光电探测器正常线性工作电压区内，引入经典的比例积分微分PID算法。